Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffblasteils mit Innenversteifung und ein Kunststoffblasteil mit einem zwei Blasteilhälften aufweisenden Blasteilkörper, insbesondere hergesteilt nach dem Verfahren.
Bei Bauteilen, die nach dem Extrusionsblasverfahren hergestellt werden, bestehen in bestimmten Anwendungsfällen Anforderungen nach hoher Steifigkeit und geringer thermischer Ausdehnung, d.h. geringer Längenveränderung bei unterschiedlichen Temperaturen. Derartige Bauteile werden bspw. in der Kraftfahrzeugindustrie für Armaturenbretter, Hutablagen und Abdeckungen, insbesondere im Kofferraumbereich, eingesetzt. Hohe Belastungen können bspw. dann auftreten, wenn im Falle eines Unfalls ein Gegenstand auf das Bauteil aufprallt oder eine Ablage durch Auflegen schwerer Gegenstände belastet wird. Eine möglichst geringe thermische Ausdehnung ist deshalb wünschenswert, damit bei wechselnden Temperaturen keine größeren maßlichen Änderungen der Bauteile auftreten, weil ansonsten die benötigten Ausgleichsfugen bzw. Spaltmaße zu einer optischen Beeinträchtigung führen.
Andererseits sollen nach Möglichkeit preiswerte Werkstoffe eingesetzt werden, die von ihren Grundeigenschaften her keine hohen Belastungen ermöglichen und deren Wärmedehnung relativ groß ist, so daß je nach Bauteilgröße häufig ein Spaltmaß erforderlich ist, das mit einem bestimmten Stiel des Fahrzeugs nicht in Einklang zu bringen ist.
Eine bekannte Möglichkeit, die Festigkeit von Bauteilen zu verbessern und die thermische Ausdehnung zu reduzieren, besteht darin, dem Ausgangwerkstoff Füllstoffe in Form von Fasermaterial, bspw. in Form von Glasfasern, in bestimmten Mengenanteilen zuzumischen, was allerdings zu einer Beeinträchtigung der Verarbeitungseigenschaften und der Oberflächenqualität führt.
Derartige Maßnahmen wirken sich beim Extrusionsblasen besonders negativ aus, da nach diesem Verfahren hergestellte Bauteile häufig eine komplizierte Geometrie aufweisen und ein frisch extrudierter, runder oder ovalisierter Ausgangsschlauch durch den Blasvorgang eine gewisse Verstreckung erfährt. Durch eine Füllung des Ausgangsmaterials bspw. mit Fasern wird die maximal mögliche Verstreckung jedoch erheblich eingeschränkt, so daß bestimmte Formteilgeometrien nicht mehr möglich sind bzw. gefüllte Materialien nicht verwendet werden. Daraus ergibt sich, daß die Anforderungen nach hoher Steifigkeit und geringer thermischer Ausdehnung durch Verwendung von Fasermaterial bei Anwendung des Extrusionsblasverfahrens nicht gleichzeitig in dem gewünschten Maße erreichbar sind.
Die US 5,776,568 zeigt ein Kunststoffblasteil mit einem innenliegenden Verstärkungsrahmen, durch den Längskammern gebildet werden. Sämtliche Kammern werden teilweise durch den Blasteilkörper gebildet, so daß bei einem Armaturenbrett, das entsprechend der Vorgehensweise hergestellt wird, die Luftkanäle keinen Abstand zu dem Blasteilkörper aufweisen. Ein ähnliches Verfahren zur Herstellung von Filtern ist aus DE 43 158 38 bekannt. Danach werden zwei Filterkammern gebildet, die jeweils durch den äußeren Blasteilkörper begrenzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen mit Innenversteifung anzugeben, wobei nach dem Extrusionsblasverfahren gearbeitet werden kann, die hergestellten Bauteile eine hohe Steifigkeit, geringe thermische Ausdehnung und gute Oberflächeneigenschaften aufweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffblasteilen mit Innenversteifung durch die im selbständigen Anspruch 1 aufgezeigten Verfahrensschritte gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 aufgezeigt.
Die Erfindung betrifft des weiteren ein Kunststoffblasteil mit einem zwei Blasteilhälften aufweisenden Blasteilkörper, bei dem zwischen zwei Blasteilhälften ein Versteifungsmaterial integriert ist, wobei die Blasteilhälften das Versteifungsmaterial ausschließlich an Verbindungsbereichen berühren und an den Verbindungsbereichen über das Versteifungsmaterial oder durch das Versteifungsmaterial hindurch verbunden sind, wobei das Versteifungsmaterial Luftkanäle aufweist, so daß zwischen den Luftkanälen und dem Blasteilkörper ein Zwischenraum besteht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kunststoffblasteils sind in den abhängigen Ansprüchen 8 bis 18 aufgezeigt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die einzige Figur zeigt in einer Schnittansicht schematisch den Aufbau eines Kunststoffblasteils mit Innenversteifung.
Nach der Erfindung wird in einem ersten Schritt ein Versteifungsmaterial 1, bei dem es sich um ein in unterschiedlichster Weise ausgestaltetes Teil handeln kann, bspw. ein Blechteil, ein Naturfasermaterial, ein komplettes Einbauteil mit Funktionselementen wie bspw. Luftkanälen o.ä., unterhalb einer Extrusionsdüse einer Extrusionsblaseinrichtung positioniert wird. Je nach Anordnung kann sich die Extrusionsdüse bei dem dargestellten Bauteil entweder seitlich neben dem Versteifungsmaterial 1 oder oberhalb der Darstellungsebene über dem Versteifungsmaterial 1 befinden.
Das Versteifungsmaterial befindet sich hierbei innerhalb einer nicht dargestellten, geöffneten Extrusionsblasform, in der das gewünschte Kunststoffblasteil herzustellen ist.
In einem zweiten Schritt wird ein Extrusionsschlauch erzeugt bzw. aus der Extrusionsdüse ausgestoßen, wobei der frisch extrudierte Schlauch sich über das Versteifungsmaterial bewegt und dieses ohne Berührung damit in seinem Inneren umhüllt. Dabei ist das Versteifungsmaterial selbstverständlich so ausgelegt, daß es kleiner ist als der innere Schlauchdurchmesser und somit eine Berührung mit dem noch plastischen Schlauchmaterial ausgeschlossen wird.
In einem dritten Schritt wird die Extrusionsblasform geschlossen und ein Blasteilkörper hergestellt, wobei Bereiche der Form Verbindungsbereiche des Extrusionsschlauchs und des Versteifungsmaterials zusammenbringen, so daß das Versteifungsmaterial in den Verbindungsbereichen eine innige Verbindung mit dem Blasteilkörper eingeht. In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind dies die äußeren Randbereiche (wenn Fig. 1 einen Querschnitt darstellt) bzw. Anfangs- und Endbereich (wenn Fig. 1 einen Längsschnitt darstellt), wobei jeweils ein Bereich einer Schlauchhälfte mit einem gegenüberliegenden Bereich der anderen Schlauchhälfte zusammengedrückt werden und zwischen sich einen entsprechenden Bereich des Versteifungsmaterials aufnehmen und sich innig damit verbinden. Die Verbindungsbereiche müssen nicht am Rand liegen, sondern können auch im Inneren des Blasteilkörpers verteilt angeordnet sein und kompakt bzw. punktförmig oder linienförmg gestaltet sein.
Das Versteifungsmaterial kann in den gesamten Konturbereich des herzustellenden Bauteils oder auch nur in Teilbereichen eingebracht werden.
Funktionell wird durch die Einbringung eines Versteifungsmaterials bzw. eines Einbauteils die Möglichkeit geschaffen, sowohl hohe mechanische als auch hohe thermische Beanspruchungen ohne größere Verformung bzw. Dehnung aufzunehmen, da die Beanspruchungen durch das innenliegende Versteifungsmaterial aufgenommen werden.
Weiterhin besteht aufgrund der verfahrenstechnischen Vorteile des Extrusionsblasverfahrens die Möglichkeit, bei Armaturenbrettern bzw. Instrumententafeln Luftkanäle in einem einstufigen Verfahrensschritt mit anzubringen. Hierbei besteht das Problem, daß eine Seite des Blasteils gleichzeitig die im Fahrzeug sichtbare und der Sonneneinstrahlung ausgesetzte Oberfläche bildet, die sich stark erwärmen kann und bei Inbetriebnahme einer Klimaanlage im Sommer erst auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt werden muß, bevor sich die kühle Luft im Innenraum auswirkt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht die Möglichkeit, mit einem integrierten Versteifungsmaterial den Innenraum eines Luftkanals in zwei Bereiche zu trennen, wobei der zur Außenseite liegende Teilbereich durch die eingeschlossene Luft der Isolation des auf der anderen Seite befindlichen Luftkanals dient. Zur Verwirklichung dieses Gedankens wird das Versteifungsmaterial als Einbauteil ausgeführt, welches Luftkanäle aufweist, wobei im fertigen Bauteil das Einbauteil bzw. Versteifungsmaterial von dem Extrusionsschlauch bzw. dem Blasteilkörper - mit Ausnahme der Verbindungsbereiche - getrennt ist, wie grundsätzlich in Fig. 1 dargestellt, so daß der Isoliereffekt aufgrund der zwischen Versteifungsmaterial und Blasteilkörper befindlichen Luft eintritt. Die Isolationswirkung kann noch verbessert werden, wenn das Versteifungsmaterial eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
In weiterer Ausgestaltung kann das Versteifungsmaterial bzw. Einbauteil Funktionselemente wie Befestigungslaschen oder ―winkel aufweisen, die eine vollautomatische Montage, bspw. an A-Säulen von Kraftfahrzeugen, erleichtern.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Versteifungsmaterial, z. B. ein Blechteil, nach Erzeugen des Extrusionsschlauchs an Schwachstellen auf- bzw. ausgeklappt und/oder an Scharnierbereichen scharniert, geschoben oder vorgeformt wird, um dem Teil eine bestimmte Form bzw. Größe zu geben, nachdem der Blasschlauch bereits ausgebildet und über das Teil gebracht worden ist. Auf diese Weise kann bspw. ein relativ großes bzw. breites Versteifungsteil innerhalb des Blasschlauchs positioniert werden. Das Versteifungsteil kann somit eine aufgeklappte bzw. durch Scharnierbewegung usw. geöffnete Größe haben, über die der Blasschlauch andernfalls nur schwierig hinwegzubewegen wäre. Es besteht somit die Möglichkeit, dem Versteifungsteil seine endgültige Größe erst innerhalb des Blasschlauchs zu geben.
Weiterhin kann zusätzlich zu dem innen angeordneten Versteifungsmaterial ein außenliegendes Verstärkungsmaterial verwendet werden, das bspw. in Form eines Gewebes oder Gewirkes aus z.B. Glasfasern, Kohlefasern, Naturfasern usw. oder einer Kombination ganzflächig oder teilweise in die Extrusionsblasform eingelegt wird und sich nach dem Schließen der Form mit dem Extrusionsschlauch flächig verbindet. Dadurch können gezielt verstärkte Bereiche und Sollbruchstellen bzw. Scharnierbereiche, z. B. für Airbags o.ä., geschaffen werden.